宇宙學家告訴我們的宇宙真相是怎樣的?

清雲子 2023-04-07 09:23:18

嗨,大家好啊!今天我要跟你們聊聊一個十分神秘的話題——宇宙!我們都曾經聽到過宇宙學家告訴我們的一系列理論,但是你知道嗎,最近幾年,人們發現了一些令人疑惑的問題。尤其是有關宇宙膨脹速率(H₀)的測量結果之間有著不可忽視的差異。因此,很多人開始質疑我們對宇宙的基本認識中是否存在錯誤。要測量宇宙的膨脹速率,主要有兩種方法。一種是結合宇宙背景輻射和主流宇宙演化模型,測算出H₀的數值;另一種則是通過測量地球與宇宙中天體的距離,來直接測量宇宙的膨脹速率。

通過普朗克衛星提供的宇宙背景輻射數據,第一種方法所得到的結果是67.4±0.5km/s/Mpc。也就是說,每百萬秒差距的空間在每秒之內膨脹67.4千米(加減0.5千米的誤差)。而第二種方法中,有一種被廣泛應用的測量方式,叫做“距離階梯”。它主要是利用“標准燭光”這一概念,來測量天體與地球之間的距離。具體來說,“標准燭光”是指那些宇宙中特殊天體的絕對光度已經預先確定。我們通過距離和亮度之間的反比關系,就可以推算出它們與地球之間的距離。然而由于恒星演化本身的差異,以及宇宙空間特殊性等因素的影響,“標准燭光”並不總是“標准”的。因此,天文學家們必須不斷去對它們進行“校准”。

在所有的“標准燭光”中,有一種叫做“造父變星”。它可以測量數千萬秒差距之內的距離,也是“距離階梯”測量的基礎。此外,還有Ia型超新星,它是“距離階梯”中下一級的測量基准。2011年,依靠Ia型超新星進行的宇宙膨脹速率測量是73.0±1.0km/s/Mpc,結果甚至獲得了諾貝爾物理學獎。不過,最近人們發現,兩種測量方法得出的H₀值存在5.6km/s/Mpc的差異。這就意味著,如果這兩種測量方法和過程本身沒有問題,那麽就有可能是我們對宇宙的基本認識出現了錯誤。同時也表明,我們對測量結果所依賴的方法程度有多麽之高。

近期,一支由洛桑聯邦理工學院物理研究所Richard Anderson爲首的科研團隊,在蓋亞探測器提供的數據基礎上,運用新技術追蹤銀河系造父變星的運動參數,並通過判斷這些變星是否同屬一個星團來確定它們與地球的距離。這一“標准燭光”精度的校准結果將誤差範圍縮小到了±0.9%,使得“造父變星”作爲“距離階梯”基礎的可靠性得到了進一步提高。更加令人興奮的是,這項研究也將2011年宇宙膨脹速度值的精確性提高到了73.0±0.9km/s/Mpc。這一新的校准結果意味著什麽?它指向了人們對宇宙基本認識的錯誤可能性。如果即使使用不同的測量方法,仍存在H₀值的差異,這就意味著我們在宇宙的基本認識上可能存在缺陷。我們可能需要重新反思有關暗能量、時空連續體、引力等基本概念的理解。在這個問題上,只要測量結果越來越精確,人們就越有可能認識到我們對宇宙的基本認識中存在的錯誤。

是的,大家可能會覺得宇宙這個話題很遙遠、晦澀難懂,但是,我相信,即使我們不是天文學家,對于這個世界的獨特性和複雜性也有著強烈的好奇心。希望我們可以通過不斷的學習和探索,更好地理解這個神秘的世界!

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